A sugárhajtóművek olyan eszközök, amelyek az üzemanyag belső energiájának mozgási energiává alakításával hozzák létre a mozgási folyamathoz szükséges vonóerőt. sugárfolyamok a dolgozó testben. A munkafolyadék gyorsan kiáramlik a motorból, és az impulzusmegmaradás törvénye szerint reaktív erő képződik, amely a motort az ellenkező irányba tolja. A munkafolyadék felgyorsítása érdekében különféle módon felmelegített gázok expanziójaként használható. magas hőmérsékletek, valamint más fizikai folyamatok, különösen a töltött részecskék felgyorsítása elektrosztatikus térben.

A sugárhajtóművek önmagukban a hajtóműveket hajtóművekkel kombinálják. Ez azt jelenti, hogy kizárólag a munkatestekkel való interakcióval, alátámasztások nélkül vagy más testekkel való érintkezés útján hoznak létre vonóerőt. Vagyis saját előléptetést biztosítanak, míg köztes mechanizmusok ne vegyen részt. Ebből kifolyólag elsősorban repülőgépek, rakéták és természetesen űrhajók meghajtására használják őket.

Mi a motor tolóereje?

A motor tolóerejét reaktív erőnek nevezzük, amely a motor belső és külső oldalára kifejtett gázdinamikus erőkben, nyomásban és súrlódásban nyilvánul meg.

A tolóerő a következőkben különbözik:

• Belső (sugár tolóerő), ha a külső ellenállást nem veszik figyelembe;
• Hatékony, figyelembe véve a külső ellenállást erőművek.

Az indítási energiát a repülőgépek vagy más, sugárhajtóművel felszerelt járművek fedélzetén tárolják (vegyi üzemanyag, nukleáris üzemanyag), vagy kívülről áramolhat (például napenergia).

Hogyan jön létre a sugárhajtás?

Alkotnak sugárhajtás(motor tolóerő), amelyet a sugárhajtóművek használnak, megköveteli:

• Kiindulási energiaforrások, amelyeket a sugársugár kinetikus energiájává alakítanak át;
• A sugárhajtóművekből sugársugárként kibocsátott munkafolyadékok;
• Maga a sugárhajtómű energiaátalakítóként működik.

Hogyan lehet munkafolyadékot szerezni?

A sugárhajtóművekben a munkafolyadék beszerzéséhez a következők használhatók:

• Anyagok vett környezet(például víz vagy levegő);
• Készülékek tartályaiban vagy sugárhajtóművek kamráiban található anyagok;
• A környezetből származó és az eszközök fedélzetén tárolt kevert anyagok.

A modern sugárhajtóművek elsősorban vegyi energiát használnak. A munkaközegek forró gázok keverékei, amelyek kémiai tüzelőanyagok égésének termékei. Amikor egy sugárhajtómű működik, az égéstermékekből származó kémiai energia az égéstermékekből származó hőenergiává alakul. Ugyanakkor a forró gázokból származó hőenergiát mechanikai energiává alakítják a sugáráramok és a motorokat felszerelhető eszközök transzlációs mozgásából.

A sugárhajtóművekben a hajtóművekbe jutó levegősugarak óriási sebességgel forgó kompresszorturbinákkal találkoznak, amelyek a környezetből (beépített ventilátorok segítségével) szívják be a levegőt. Következésképpen két probléma megoldódik:

• Elsődleges levegő bemenet;
• A teljes motor egészének hűtése.

A kompresszorturbinák lapátjai körülbelül 30-szor vagy még többször sűrítik össze a levegőt, „nyomják” (pumpálják) az égéstérbe (munkaközeget hoznak létre). Általában az égésterek karburátorként is szolgálnak, keverve az üzemanyagot a levegővel.

Ezek lehetnek különösen levegő és kerozin keverékei, mint a modern sugárhajtású repülőgépek turbósugárhajtóműveiben, vagy folyékony oxigén és alkohol keverékei, például egyes folyékony rakétahajtóművek, vagy más szilárd tüzelőanyag porrakétákban. Amint megalakult üzemanyag-levegő keverék, hő formájában felszabaduló energia hatására meggyullad. Így a sugárhajtóművek üzemanyaga csak olyan anyagok lehetnek, amelyek ennek következtében kémiai reakciók a motorokban (ha meggyújtják) hőt bocsátanak ki, miközben sok gázt képeznek.

Meggyújtáskor a keverék és a körülötte lévő részek jelentős felmelegedése következik be térfogat-tágulás mellett. Valójában a sugárhajtóművek szabályozott robbanásokat használnak önmaguk meghajtására. A sugárhajtóművek égésterei a legforróbb elemek ( hőmérsékleti rezsim akár a 2700 °C-ot is elérhetik), és állandó intenzív hűtést igényelnek.

A sugárhajtóművek fúvókákkal vannak felszerelve, amelyeken keresztül forró gázok, amelyek az üzemanyag égésének termékei, nagy sebességgel áramlanak ki belőlük. Egyes motorokban a gázok közvetlenül az égésterek után a fúvókákba kerülnek. Ez vonatkozik például a rakéta- vagy sugárhajtóművekre.

A turbóhajtóművek némileg eltérően működnek. Tehát a gázok az égéskamrák után először turbinákon haladnak át, amelyeknek leadják hőenergiájukat. Ez a kompresszorok mozgásba hozása érdekében történik, amelyek az égéstér előtti levegő összenyomására szolgálnak. Mindenesetre a fúvókák a motorok utolsó részei, amelyeken keresztül gázok áramlanak majd. Valójában közvetlenül ezek alkotják a sugáráramot.

A fúvókák irányítottak hideg levegő, amelyet kompresszorok szivattyúznak a motorok belső alkatrészeinek hűtésére. A sugárfúvókák a motor típusától függően eltérő konfigurációjúak és kialakításúak lehetnek. Tehát amikor az áramlási sebességnek nagyobbnak kell lennie, mint a hangsebesség, akkor a fúvókák táguló csövek alakúak, vagy először szűkülnek, majd tágulnak (ún. Laval fúvókák). Csak az ilyen konfigurációjú csövekkel gyorsítják fel a gázokat szuperszonikus sebességre, amivel a sugárhajtású repülőgépek átlépik a „hanggátakat”.

Attól függően, hogy a környezet részt vesz-e a sugárhajtóművek működésében, a légbeszívású motorok (WRE) és a rakétahajtóművek (RE) fő osztályaira oszthatók. Minden sugárhajtómű hőgép, amelynek munkaközegei akkor keletkeznek, amikor a gyúlékony anyagok és a légtömegek oxigénnel való oxidációs reakciója végbemegy. A légkörből érkező légáramlások képezik a WRD munkaközegeinek alapját. Így a hajtómotoros készülékek energiaforrásokat (üzemanyagot) szállítanak a fedélzeten, de a munkaközegek nagy részét a környezetből szívják el.

A VRD eszközök a következőket tartalmazzák:

• Turbósugárhajtóművek (TRD);
• Közvetlen áramlás levegőztető motorok(ramjet);
• Pulzáló légsugárhajtóművek (PvRE);
• Hiperszonikus sugárhajtóművek (scramjet motorok).

A léglégző motorokkal ellentétben a rakétahajtóművek munkafolyadékának minden alkatrésze a rakétahajtóművekkel felszerelt járművek fedélzetén található. A környezettel kölcsönhatásba lépő hajtóművek hiánya, valamint a munkafolyadékok összes alkatrészének jelenléte a járművek fedélzetén alkalmassá teszi a rakétahajtóműveket a világűrben való működésre. Létezik rakétahajtóművek kombinációja is, amelyek két fő típus egyfajta kombinációja.

A sugárhajtómű rövid története

A sugárhajtóművet Hans von Ohain és a kiváló német tervezőmérnök, Frank Wittle találta fel. Az első szabadalmat egy működő gázturbinás motorra Frank Whittle kapta 1930-ban. Azonban az első működő modell maga Ohain gyűjtötte. 1939 nyarának végén megjelent az első sugárhajtású repülőgép az égen - a He-178 (Heinkel-178), amelyet az Ohain által kifejlesztett HeS 3 motorral szereltek fel.

Hogyan működik egy sugárhajtómű?

A sugárhajtóművek kialakítása meglehetősen egyszerű és egyben rendkívül összetett. Elvileg egyszerű. Így a külső levegő (rakétamotorokban - folyékony oxigén) beszívódik a turbinába. Ezután kezd keveredni az üzemanyaggal és égni kezd. A turbina peremén úgynevezett „munkafolyadék” (a korábban említett sugáráramlás) képződik, amely a repülőgépet vagy az űrjárművet hajtja.

Minden egyszerűsége ellenére ez tulajdonképpen egy egész tudomány, mert az ilyen motorok közepén az üzemi hőmérséklet több mint ezer Celsius fokot is elérhet. A turbóhajtóművek gyártásában az egyik legfontosabb probléma az, hogy fémekből olyan nem fogyó alkatrészeket hoznak létre, amelyek maguk is megolvaszthatók.

Kezdetben minden turbina előtt mindig van egy ventilátor, amely a környezetből levegőtömegeket szív a turbinákba. A ventilátorok nagy területtel, valamint óriási számú speciális konfigurációjú lapáttal rendelkeznek, amelyek anyaga titán. Közvetlenül a ventilátorok mögött erős kompresszorok vannak, amelyek szükségesek ahhoz, hogy hatalmas nyomás alatt levegőt pumpáljanak az égésterekbe. Égés az égésterek után üzemanyag-levegő keverékek magához a turbinához küldik.

A turbinák sok lapátból állnak, amelyekre a sugársugár nyomása hat, ami a turbinák forgását okozza. Ezután a turbinák forgatják a tengelyeket, amelyekre ventilátorok és kompresszorok vannak felszerelve. Valójában a rendszer zárttá válik, és csak üzemanyag- és légtömeg-ellátást igényel.

A turbinákat követően az áramlások a fúvókákba kerülnek. A sugárhajtóművek fúvókái a sugárhajtóművek utolsó, de nem utolsósorban fontos részei. Közvetlen sugáráramlást képeznek. A hideg légtömegeket a fúvókákba irányítják, amelyeket ventilátorok szivattyúznak, hogy lehűtik a motorok „belsejét”. Ezek az áramlások korlátozzák a fúvóka mandzsettáit a szuperforró sugársugártól, és megakadályozzák azok megolvadását.

Eltéríthető tolóerő vektor

A sugárhajtóműveknek sokféle konfigurációjú fúvókája van. A legfejlettebbnek azokat a mozgatható fúvókákat tekintik, amelyek olyan motorokon vannak elhelyezve, amelyek eltéríthető tolóerővektorral rendelkeznek. Összenyomhatók és kitágíthatók, valamint jelentős szögben eltérhetnek - így szabályozzák és irányítják közvetlenül a sugáráramlásokat. Ennek köszönhetően az eltéríthető tolóerővektorral rendelkező hajtóművekkel rendelkező repülőgépek rendkívül manőverezhetővé válnak, mivel a manőverezési folyamatok nem csak a szárnyszerkezetek működése következtében, hanem közvetlenül maguk a hajtóművek hatására is zajlanak.

A sugárhajtóművek típusai

A sugárhajtóműveknek több fő típusa van. Így a klasszikus sugárhajtóművet egy F-15-ös repülőgépben lévő repülőgép-hajtóműnek nevezhetjük. A legtöbb ilyen motort elsősorban vadászrepülőgépeken használják, változatos módosításokkal.

Kétlapátos turbóprop motorok

Ebben a fajtában turbóprop motorok A turbinák teljesítményét redukciós sebességváltókon keresztül irányítják a klasszikus légcsavarok forgatására. Az ilyen motorok jelenléte lehetővé teszi a nagy repülőgépek számára, hogy a maximálisan elfogadható sebességgel repüljenek, ugyanakkor kevesebb repülőgép-üzemanyagot fogyasztanak. Normál utazósebesség turbólégcsavaros repülőgépeknél 600-800 km/h lehet.

Turbóventilátoros sugárhajtóművek

Ez a motortípus gazdaságosabb a klasszikus motortípusok családjában. itthon megkülönböztető tulajdonság A különbség köztük az, hogy a bemenetnél nagy átmérőjű ventilátorok vannak elhelyezve, amelyek nem csak a turbinák számára szállítanak levegőt, hanem azokon kívül is elég erős áramlást hoznak létre. Ennek eredményeként a hatékonyság növelésével a hatékonyság növelése érhető el. Repülőgépeken és nagy repülőgépeken használják.

Ramjet motorok

Ez a típusú motor úgy működik, hogy nincs szükség mozgó alkatrészekre. A légtömegek a bemeneti nyílások burkolataival szembeni áramlások fékezésének köszönhetően ellazulva kényszerülnek az égéstérbe. Ezt követően ugyanaz történik, mint a közönséges sugárhajtóművekben, nevezetesen a levegőáramok keverednek az üzemanyaggal, és sugársugárként jönnek ki a fúvókákból. A Ramjet motorokat vonatokban, repülőgépekben, drónokban, rakétákban használják, és felszerelhetők kerékpárokra vagy robogókra is.

A sugármozgás olyan folyamat, amelynek során az egyik része bizonyos sebességgel elválik egy bizonyos testtől. Az ilyenkor fellépő erő magától működik, külső testekkel való legkisebb érintkezés nélkül. A sugárhajtás a sugárhajtómű létrehozásának lendülete lett. Működési elve pontosan ezen az erőn alapul. Hogyan működik egy ilyen motor? Próbáljuk meg kitalálni.

Történelmi tények

A sugárhajtás alkalmazásának ötletét, amely lehetővé tenné a Föld gravitációs erejének leküzdését, 1903-ban terjesztette elő az orosz tudomány jelensége - Ciolkovszkij. Egy egész tanulmányt publikált erről a témáról, de nem vették komolyan. Konstantin Eduardovics, miután megtapasztalta a politikai rendszer változását, évekig dolgozott, hogy bebizonyítsa mindenkinek, hogy igaza van.

Ma sok pletyka kering arról, hogy a forradalmár Kibalchich volt az első ebben a kérdésben. De mire Ciolkovszkij művei megjelentek, ennek az embernek a végrendeletet Kibalcsiccsal együtt eltemették. Ráadásul ez nem egy teljes értékű munka, hanem csak vázlatok és vázlatok - a forradalmár nem tudott megbízható alapot adni munkáiban az elméleti számításokhoz.

Hogyan működik a reaktív erő?

A sugárhajtómű működésének megértéséhez meg kell értened, hogyan működik ez az erő.

Tehát képzeljen el egy lövést bármelyik lőfegyverből. Ez egyértelmű példa reaktív erő hatása. Forró gázáram, amely a töltet égése során keletkezik a patronban, visszanyomja a fegyvert. Minél erősebb a töltés, annál erősebb lesz a visszarúgás.

Most képzeljük el az éghető keverék meggyújtásának folyamatát: fokozatosan és folyamatosan történik. Pontosan így néz ki a ramjet motor működési elve. Hasonló módon működik egy szilárd tüzelésű sugárhajtóművel ellátott rakéta is - ez a legegyszerűbb változata. Még a kezdő rakétamodellezők is ismerik.

A fekete port kezdetben sugárhajtóművek üzemanyagaként használták. A már fejlettebb működési elvű sugárhajtóművekhez nitrocellulóz bázisú üzemanyag kellett, amelyet nitroglicerinben oldottak fel. Azokban a nagy egységekben, amelyek rakétákat indítanak, amelyek űrrepülőgépet állítanak pályára, ma polimer üzemanyag és ammónium-perklorát speciális keverékét használják oxidálószerként.

Az RD működési elve

Most érdemes megérteni a sugárhajtómű működési elvét. Ehhez megfontolhatja a klasszikusokat - folyékony motorok, amelyek Ciolkovszkij kora óta gyakorlatilag változatlanok maradtak. Ezek az egységek üzemanyagot és oxidálószert használnak.

Ez utóbbi folyékony oxigént vagy salétromsavat használ. Tüzelőanyagként kerozint használnak. A modern folyékony kriogén motorok folyékony hidrogént fogyasztanak. Oxigénnel oxidálva növeli a fajlagos impulzust (akár 30 százalékkal). Ciolkovszkij fejében is felmerült az ötlet, hogy a hidrogént fel lehetne használni. Ekkor azonban a rendkívüli robbanásveszély miatt más üzemanyag után kellett nézni.

A működési elv a következő. Az alkatrészek két különálló tartályból jutnak az égéstérbe. Összekeverés után tömeggé alakulnak, ami elégetve hatalmas hőmennyiséget és több tízezer atmoszféra nyomást szabadít fel. Az oxidálószer az égéstérbe kerül. Üzemanyag keverék Ahogy áthalad a kamra és a fúvóka kettős falai között, lehűti ezeket az elemeket. Ezután a falak által felmelegített üzemanyag hatalmas számú fúvókán keresztül áramlik a gyújtási zónába. A fúvóka segítségével kialakított sugár kitör. Ennek köszönhetően a tolónyomaték biztosított.

Röviden, a sugárhajtómű működési elve egy fújólámpához hasonlítható. Ez utóbbi azonban sokkal egyszerűbb. Nincsenek különbek segédrendszerek motor. És ezek a kompresszorok, amelyek a befecskendezési nyomás, a turbinák, a szelepek és más olyan elemek létrehozásához szükségesek, amelyek nélkül egy sugárhajtómű egyszerűen lehetetlen.

Annak ellenére, hogy a folyékony hajtóművek sok üzemanyagot fogyasztanak (az üzemanyag-fogyasztás körülbelül 1000 gramm 200 kilogramm rakományonként), továbbra is használják őket hordozórakéták meghajtó egységeiként, orbitális állomások manőverező egységei, valamint más űrjárművek.

Eszköz

Egy tipikus sugárhajtómű a következőképpen épül fel. Fő összetevői a következők:

Kompresszor;

Égéskamra;

turbinák;

Kipufogórendszer.

Nézzük ezeket az elemeket részletesebben. A kompresszor több turbinából áll. Feladatuk a levegő beszívása és összenyomása, amikor az áthalad a pengéken. A kompressziós folyamat során a levegő hőmérséklete és nyomása nő. Ennek egy része sűrített levegő az égéstérbe kerül. Ebben a levegő keveredik az üzemanyaggal, és meggyullad. Ez a folyamat tovább növeli a hőenergiát.

A keverék ekkor hagyja el az égésteret Magassebesség, majd kibővül. Ezután egy másik turbina következik, amelynek lapátjai a gázok hatására forognak. Ez a turbina, amely az egység elején található kompresszorhoz kapcsolódik, mozgásba hozza azt. A magas hőmérsékletre felmelegedett levegő kilép rajta kipufogórendszer. Az amúgy is meglehetősen magas hőmérséklet a fojtóhatás miatt tovább emelkedik. Ezután a levegő teljesen kijön.

Repülőgép motor

A repülőgépek is használják ezeket a motorokat. Például a hatalmas utasszállító repülőgépekbe turbósugárhajtású egységeket telepítenek. Két tartály jelenlétében különböznek a közönségesektől. Az egyik üzemanyagot, a másik oxidálószert tartalmaz. Míg a turbóhajtómű csak üzemanyagot szállít, addig a légkörből szivattyúzott levegőt oxidálószerként használják.

Turbóhajtómű

A repülőgép-sugárhajtómű működési elve ugyanazon a reaktív erőn és ugyanazon a fizika törvényein alapul. A legfontosabb alkatrész a turbinalapátok. A végső teljesítmény a penge méretétől függ.

A turbináknak köszönhetően jön létre a repülőgép felgyorsításához szükséges tolóerő. Mindegyik penge tízszer erősebb, mint a közönséges pengék autó belső égésű motorja. A turbinákat az égéstér után helyezik el, ahol a legnagyobb a nyomás. A hőmérséklet pedig itt elérheti a másfél ezer fokot.

Kétkörös gurulóút

Ezek az egységek számos előnnyel rendelkeznek a turbósugárzókkal szemben. Például lényegesen alacsonyabb üzemanyag-fogyasztás azonos teljesítmény mellett.

De maga a motor bonyolultabb felépítésű és nagyobb súlyú.

És a kétkörös sugárhajtómű működési elve kissé eltér. A turbina által felfogott levegő részben összenyomódik, és az első körben a kompresszorhoz, a második körben pedig az álló lapátokhoz kerül. A turbina kompresszorként működik alacsony nyomás. A motor első körében a levegőt összenyomják és felmelegítik, majd egy nagynyomású kompresszoron keresztül az égéstérbe juttatják. Itt történik az üzemanyaggal való keveredés és a gyulladás. Gázok képződnek, amelyek a nagynyomású turbinához jutnak, aminek következtében a turbinalapátok forognak, ami viszont forgómozgást ad a nagynyomású kompresszornak. A gázok ezután egy alacsony nyomású turbinán haladnak át. Ez utóbbi hajtja a ventilátort, és végül a gázok kifolynak, huzatot hozva létre.

Szinkron gurulóutak

Ezek villanymotorok. A szinkron reluktancia motor működési elve hasonló a léptető egységéhez. Váltakozó áram az állórészhez kerül, és mágneses teret hoz létre a forgórész körül. Ez utóbbi azért forog, mert megpróbálja minimalizálni a mágneses ellenállást. Ezeknek a motoroknak semmi közük az űrkutatáshoz és az űrsiklóindításokhoz.

A sugárhajtóműveket jelenleg széles körben használják a világűr kutatásával kapcsolatban. Meteorológiai és katonai rakétákhoz is használják különböző sugarak akciókat. Ezen túlmenően minden modern nagysebességű repülőgép légbeszívású motorral van felszerelve.

A sugárhajtóműveken kívül más hajtóműveket nem lehet használni a világűrben: nincs támogatás (szilárd folyadék vagy gáz halmazállapotú), amelyből kiindulva űrhajó lendületet kaphatna. Az atmoszférán túl nem lépő repülőgépek és rakéták sugárhajtóművei annak a ténynek köszönhető, hogyhogy a sugárhajtóművek képesek maximális repülési sebességet biztosítani.

A sugárhajtómű felépítése.

Egyszerűen a működési elv alapján: a külső levegő (rakétahajtóművekben - folyékony oxigén) szívódik beturbina, ott keveredik az üzemanyaggal és a turbina végén égve kialakul az ún. „munkafolyadék” (sugársugár), amely mozgatja az autót.

A turbina elején van ventilátor, amely a külső környezetből levegőt szív a turbinákba. Két fő feladat van- elsődleges légbeszívás és a teljes motor hűtésea motor egészét, levegő szivattyúzásával a motor külső héja és belső részek. Ez lehűti a keverő- és az égésteret, és megakadályozza azok összeomlását.

A ventilátor mögött egy erős kompresszor, amely nagy nyomású levegőt kényszerít az égéstérbe.

Az égéstér keveri az üzemanyagot a levegővel. Az üzemanyag-levegő keverék kialakulása után meggyújtják. Az égési folyamat során a keverék és a környező részek jelentős felmelegedése, valamint térfogati tágulás lép fel. Tulajdonképpen, egy sugárhajtómű irányított robbanást használ önmaga meghajtására. A sugárhajtómű égéstere az egyik legforróbb része. Állandó intenzív hűtésre van szüksége. De ez nem elég. A hőmérséklet eléri benne a 2700 fokot, ezért gyakran kerámiából készül.

Az égéskamra után az égő tüzelőanyag-levegő keveréket közvetlenül bevezetik turbina. A turbina több száz lapátból áll, amelyekre a sugársugár rányomódik, ami a turbinát forog. A turbina viszont forog tengely, amelyen találhatók ventilátorÉs kompresszor. Így a rendszer zárt, és csak tápellátást igényel üzemanyag és levegő működéséhez.

A sugárhajtóműveknek két fő osztálya van testek:

Sugárhajtóművek- egy sugárhajtómű, amelyben fő munkaközegként a légköri levegőt használják a termodinamikai ciklusban, valamint a motorsugár tolóerejének létrehozásakor. Az ilyen motorok a légkörből oxigénnel felvett éghető levegő oxidációs energiáját használják fel. Ezeknek a motoroknak a munkafolyadéka termékek keverékeégés a beszívott levegő egyéb összetevőivel.

Rakéta hajtóművek- tartalmazza a fedélzeten lévő munkafolyadék összes alkatrészét és bármilyen környezetben képes dolgozni, beleértve a levegőtlen térben is.

A sugárhajtóművek típusai.

- Klasszikus sugárhajtómű- főleg vadászrepülőgépeken használják különféle módosításokban.

NAK NEK klasszikus sugárhajtómű

- Légcsavaros gázturbina.

Az ilyen motorok lehetővé teszik a nagy repülőgépek számára, hogy elfogadható sebességgel repüljenek, és kevesebb üzemanyagot fogyasztanak.

Kétlapátos turbóprop motor

- Turbóventilátoros sugárhajtómű.

Ez a motortípus a gazdaságosabb rokona klasszikus típus. a fő különbség az, hogy a bemeneten van elhelyezve nagyobb átmérőjű ventilátor, Nak nek amely nemcsak a turbinát látja el levegővel, hanemmeglehetősen erőteljes áramlást hoz létre azon kívül. Ily módon a hatékonyság növelése a hatékonyság növelésével érhető el.

Ma a légi közlekedés csaknem 100%-ban olyan gépekből áll, amelyek gázturbinás típusú erőművet használnak. Más szóval, gázturbinás motorok. A légi utazások egyre növekvő népszerűsége ellenére azonban kevesen tudják, hogyan működik az a zümmögő és fütyülő konténer, amely ennek vagy annak a repülőgépnek a szárnya alatt lóg.

Működés elve gázturbinás hajtómű.

A gázturbinás motor, mint minden autóban a dugattyús motor, a motorokhoz tartozik belső égés. Mindkettő az üzemanyag kémiai energiáját hőenergiává alakítja égés útján, majd hasznos mechanikai energiává. Ennek módja azonban némileg más. Mindkét motorban 4 fő folyamat van: szívó, kompresszió, expanzió, kipufogó. Azok. mindenesetre először levegő (a légkörből) és üzemanyag (tartályokból) jut be a motorba, majd a levegőt összenyomják és üzemanyagot fecskendeznek be, ami után a keverék meggyullad, aminek következtében jelentősen kitágul, és végül felszabadul. a légkörbe. Mindezek közül csak a terjeszkedés termel energiát, az összes többi szükséges ennek biztosításához.

Most mi a különbség? A gázturbinás motorokban mindezek a folyamatok folyamatosan és egyidejűleg, de a motor különböző részein, a dugattyús motorokban pedig egy helyen, de különböző időpontokban és felváltva mennek végbe. Ráadásul minél sűrítettebb a levegő, annál több energia nyerhető égés közben, és mára a gázturbinás motorok sűrítési aránya már elérte a 35-40:1-et, i.e. Ahogy a levegő áthalad a motoron, térfogata csökken, és ennek megfelelően 35-40-szeresére növeli a nyomását. Összehasonlításképpen be dugattyús motorok ez a szám nem haladja meg a 8-9:1 arányt a legmodernebb és legfejlettebb mintákban. Ennek megfelelően, azonos tömeggel és méretekkel, a gázturbinás motor sokkal erősebb, és az együttható hasznos akció az övé magasabb. Pontosan ez az oka annak, hogy napjainkban a légi közlekedésben széles körben elterjedtek a gázturbinás hajtóművek.

És most még többet a tervezésről. A fent felsorolt ​​négy folyamat játszódik le a motorban, amelyet egy egyszerűsített diagram a számok alatt ábrázol:

• levegő beömlőnyílás – 1 (levegőbeömlő)
• kompresszió – 2 (kompresszor)
• keverés és gyújtás – 3 (égéstér)
• kipufogó – 5 (kipufogófúvóka)
• A 4-es számú titokzatos szakaszt turbinának hívják. Ez minden gázturbinás motor szerves részét képezi, célja, hogy az égéstérből óriási sebességgel távozó gázokból energiát nyerjen, és egy tengelyen található a kompresszorral (2), amely működésbe hozza.

Ez egy zárt ciklust hoz létre. A levegő bejut a motorba, összenyomódik, összekeverik az üzemanyaggal, meggyújtják, a turbina lapátjaihoz irányítják, amelyek a gázok teljesítményének akár 80%-át is elvezetik a kompresszor forgatásához, a maradék határozza meg a motor végső teljesítményét, amelyet felhasználhatunk. különböző módon.

Az energia további felhasználásának módjától függően a gázturbinás motorokat a következőkre osztják:

• turbóhajtómű
• légcsavaros gázturbina
• turbóventilátor
• turbótengely

A fenti ábrán látható motor az turbóhajtómű. Mondhatni „tiszta” gázturbinát, mert a gázok a kompresszort forgató turbinán való áthaladás után a kipufogófúvókán keresztül nagy sebességgel lépnek ki a motorból, és ezzel előretolják a gépet. Az ilyen hajtóműveket ma főleg nagysebességű harci repülőgépeken használják.

Légcsavaros gázturbina a motorok abban különböznek a turbósugárhajtóművektől, hogy rendelkeznek kiegészítő szakasz turbina, más néven kisnyomású turbina, amely egy vagy több lapátsorból áll, amelyek a kompresszor turbinája után visszamaradó energiát veszik el a gázokból, és így forgatják a légcsavart, amely a motor előtt vagy mögött is elhelyezhető. A turbina második szakasza után a kipufogógázok ténylegesen a gravitáció hatására jönnek ki, gyakorlatilag nincs energiájuk, így egyszerűen eltávolítják őket. kipufogócsövek. Hasonló motorokat használnak alacsony sebességű, alacsony magasságú repülőgépeken.

Turbofan a motorok a turbólégcsavarokhoz hasonló felépítésűek, csak a turbina második szakasza nem veszi el az összes energiát a kipufogógázokból, így az ilyen motorok kipufogófúvókával is rendelkeznek. De a fő különbség az, hogy az alacsony nyomású turbina egy ventilátort hajt meg, amely egy házba van zárva. Ezért egy ilyen motort kétkörös motornak is neveznek, mert a belső körön (maga a motoron) és a külsőn is áthalad a levegő, ami csak a motort előre toló légáram irányításához szükséges. Ezért van egy meglehetősen "dús" formájuk. Ezeket a motorokat használják a legtöbb modern utasszállító repülőgépen, mivel ezek a leggazdaságosabbak a hangsebességet megközelítő sebességnél, és hatékonyak 7000-8000 méter feletti és 12 000-13 000 méteres magasságban.

Turbótengely A motorok felépítésükben szinte megegyeznek a turbólégcsavarokkal, azzal a különbséggel, hogy a kisnyomású turbinához kapcsolódó tengely a motorból jön ki, és teljesen bármit képes meghajtani. Az ilyen hajtóműveket helikopterekben használják, ahol két vagy három hajtómű egyetlen főrotort és egy kompenzáló farokcsavart hajt meg. Még az olyan harckocsikban is, mint a T-80 és az amerikai Abrams, hasonló erőművek vannak.

A gázturbinás motorokat más szerint is osztályozzák jelek:

• beviteli eszköz típusa szerint (állítható, szabályozatlan)
• kompresszor típusa szerint (axiális, centrifugális, axiális centrifugális)
• levegő-gáz út típusa szerint (közvetlen áramlás, hurok)
• turbina típusa szerint (fokozatok száma, rotorok száma stb.)
• a sugárfúvóka típusa szerint (állítható, szabályozatlan) stb.

Turbóhajtómű axiális kompresszorral kapott széles körű alkalmazás. Futás közben a motor jár folyamatos folyamat. A levegő áthalad a diffúzoron, lelassul és belép a kompresszorba. Ezután belép az égéstérbe. A fúvókákon keresztül az üzemanyagot is a kamrába juttatják, a keveréket elégetik, és az égéstermékek a turbinán keresztül mozognak. A turbinalapátokban lévő égéstermékek kitágulnak és forognak. Ezután a turbina csökkentett nyomású gázai belépnek a sugárfúvókába, és nagy sebességgel kirohannak, tolóerőt létrehozva. A maximális hőmérséklet az égéstér vizében is fellép.

A kompresszor és a turbina ugyanazon a tengelyen található. Az égéstermékek hűtésére hideg levegőt szállítanak. A modern sugárhajtóművekben üzemhőmérséklet körülbelül 1000 °C-kal meghaladhatja a munkalapátok ötvözeteinek olvadáspontját. A turbinaalkatrészek hűtőrendszere, valamint a hőálló és hőálló motoralkatrészek kiválasztása az egyik fő probléma minden típusú sugárhajtómű, így a turbósugárhajtómű tervezésénél is.

Funkció turbóhajtóművek centrifugális kompresszorral a kompresszorok kialakítása. Az ilyen motorok működési elve hasonló az axiális kompresszoros motorokhoz.

Gázturbinás hajtómű. Videó.

Hasznos cikkek a témában.

A gázturbinás motorok meglehetősen csúcstechnológiájúak, és jellemzőikben jelentősen felülmúlják a hagyományos (hagyományos) belső égésű motorokat. A gázturbinás motorokat főként a repülési iparban használják. De autóipar az ilyen típusú motorok nem terjedtek el széles körben, ami a repülőgép-üzemanyag-fogyasztásukkal kapcsolatos problémák miatt van, ami túl drága a földi járművek számára. Ennek ellenére a világon különféle sugárhajtóművek vannak felszerelve. Rendszeres olvasóinak szánt online kiadványunk ma úgy döntött, hogy közzéteszi ennek a véleményünk szerint csodálatos és erős járműnek a Top 10-ét (tízet).

1) Traktor húzó Putten

Ez a traktor könnyen nevezhető az emberi teljesítmény csúcsának. A mérnökök olyan járművet hoztak létre, amely néhány gázturbinás motornak köszönhetően 4,5 tonnás járművet is roppant sebességgel vontathat.

2) Vasúti mozdony gázturbinás motorral

A mérnökök ezen kísérlete soha nem érte el a várt kereskedelmi hírnevet. Kár, persze. Egy ilyen vasúti vonat különösen a Convair B-36 "Peacemaker" ("Peacemaker" - USA-ban gyártott) stratégiai bombázó motorját használta. Ennek a motornak köszönhetően a vasúti mozdony 295,6 km/h sebességre tudott felgyorsulni.

3) SSC tolóerő

Az SSC Program Kft. mérnökei jelenleg tesztelésre készülnek, amely új szárazföldi sebességrekordot állít fel. De ennek az új autónak a kialakítása ellenére az eredeti Thrust SSC, amely korábban hivatalosan is felállította a világ sebességi rekordját az összes szárazföldi jármű között járművek, szintén nagyon lenyűgöző.

Ennek a Thrust SSC-nek a teljesítménye 110 ezer LE, amit két Rolls-Royce gázturbinás motoron keresztül érnek el. Emlékeztessük olvasóinkat, hogy ez sugárhajtású autó 1997-ben 1228 km/h sebességre gyorsult. Így a Thrust SSC lett a világ első autója, amely áttörte a hangfalat a földön.

4) Volkswagen New Beetle

A 47 éves autórajongó Ron Patrick beült az autójába Volkswagen modellek Bogár rakétamotor. Ennek a gépnek a teljesítménye a modernizálás után 1350 LE volt. Most maximális sebesség az autó sebessége 225 km/h. De van egy nagyon jelentős hátránya egy ilyen motor működésének. Ez a sugár 15 méter hosszú forró csóvát hagy maga után.

5) Orosz "Big Wind" tűzoltó készülék

Hogy tetszik a régi orosz közmondás: „Ésszel kiütik az éket” – emlékszel erre? Példánkban ez a közmondás, furcsa módon, valóban működik. Bemutatjuk Önnek, kedves olvasók, az orosz fejlesztést - „Tűz oltása tűzzel”. Ne higgy nekem? De igaz. Hasonló telepítés ténylegesen Kuvaitban használták olajtüzek leküzdésére az Öböl-háború idején.

Ezt a járművet a T-34 alapján hozták létre, amelyre a MIG-21 vadászgép két sugárhajtóművét telepítették (mellékelve). Ennek a tűzoltó járműnek a működési elve meglehetősen egyszerű - az oltás levegősugárral és vízzel történik. Motorok a sugárhajtású repülő kis mértékben módosították, ezt olyan tömlők segítségével végezték el, amelyek mentén magas nyomású vizet szolgáltattak. A gázturbinás motor működése közben a sugárhajtómű fúvókáiból kilépő tűzre víz hullott, aminek következtében erős gőz képződik, amely nagy légáramokban, nagy sebességgel mozgott.

Ez a módszer lehetővé tette az olajfúrótornyok oltását. Magát a gőzáramot levágták az égő rétegről.

6) STP-Paxton Turbocar versenyautó

Ezt a versenyautót Ken Wallis tervezte, hogy versenyezzen az Indianapolis 500-on. Ez a sportautó először 1967-ben vett részt az Indy 500-on. Gázturbina Az autó és a pilótaülés egymás mellett helyezkedett el. A nyomatékot egy konverter segítségével azonnal továbbították mind a négy kerékre.

1967-ben, a főversenyen ez az autó esélyes volt a győzelemre. Ám 12 kilométerrel a cél előtt csapágyhiba miatt az autó elhagyta a versenyt.

7) Amerikai sarki jégtörő, USCGC Polar-Class Icereaker

Ez az erős jégtörő 6 méter vastagságú jég között is mozoghat. A jégtörő 6-tal van felszerelve dízelmotorok 18 ezer LE összteljesítménnyel, valamint három Pratt & Whitney gázturbinás motorral, összesen 75 ezer LE teljesítménnyel. De az összes erőmű hatalmas ereje ellenére a jégtörő sebessége nem nagy. De ennél a járműnél nem a sebesség a lényeg.

8) Jármű nyári szánkózáshoz

Ha egyáltalán nincs érzéked az önfenntartáshoz, akkor ez a jármű tökéletes lesz arra, hogy hatalmas adag adrenalint szerezzen be. Ennek a szokatlan járműnek kis gázturbinás motorja van. Neki köszönhetően 2007-ben egy rettenthetetlen sportolónak sikerült 180 km/órás sebességre felgyorsulnia. De ez nem semmi. egy másik ausztrálhoz képest, aki hasonló járművet készít magának, és ez mind a világrekord felállítása érdekében történik. Ennek az embernek az a terve, hogy egy gázturbinás motorral szerelt deszkán 480 km/órás sebességre gyorsuljon.

9) MTT Turbine Superbike

Az MTT cég úgy döntött, hogy felszereli motorkerékpárját gázturbinás hajtómű. Végül bekapcsolva hátsó kerék 286 LE teljesítményt továbbítanak. Egy ilyen sugárhajtóművet a cég gyártott " Rolls Royce"Jay Leno már ma is birtokol egy ilyen szuperbiciklit. Szerinte az ilyesmit vezetni egyszerre ijesztő és érdekes.

A legnagyobb veszély minden olyan motoros számára, aki egy ilyen motor volánja mögé kerül, az, hogy megőrizze annak stabilitását a gyorsítás során, és mindenképpen időben fékezzen.

10) Hómaró

Tudják, kedves barátaim, hogy a régi sugárhajtóművek többnyire hova kerülnek, miután leszerelték őket a repülőgépekről? Nem tudom? Nagyon gyakran a világ számos országában a vasúti iparban használják, tisztításra használják vasúti sínek a hulló hótól.

Ezen kívül hasonló hóeltakarítás járművek repülőtéri kifutópályákon és mindenhol használják rövid időszak távolítsa el a hótorlaszokat egy bizonyos területről.